L’elettrodo standard a idrogeno (SHE, HSE)
è la semicella di riferimento per il calcolo
dei potenziali standard di riduzione.
INTRODUZIONE
Le condizioni standard sono:
- temperatura di 298 K;
- pressione di idrogeno 1 atm;
- acido cloridrico 1 M.
Il potenziale standard è uguale a 0 poichè per
tutte le semicelle si usa questo elettrodo, ma
non può essere riferimento di se stesso.
Questa convenzione vale a tutte le temperature.
\footnotesize \!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\begin{matrix} E=E^{\circ}+\frac{5,916\cdot 10^{-2}}{2}log(\frac{[H^{+}]^{2}}{P_{H_{2}}})\\ \\ E=0+\frac{5,916\cdot 10^{-2}}{2}(2log1-log1)\\ \\ E=\frac{5,916\cdot 10^{-2}}{2}(log1)=0 \end{matrix}
E=E° solo in condizioni standard. Proprio questa
condizione ci permette di confrontare due
semicelle dello stesso semielemento.
Questo si chiama pila a concentrazione. Ossia,
a variare è solo la concentrazione. Tramite
lo SHE messo a confronto con un elettrodo
a H non standard, è possibile sia svolgere
delle titolazioni dell’acido in soluzione
che valutarne la costante di dissociziaone acida.
ELETTRODO STANDARD A IDROGENO – TITOLAZIONE
Vengono collegati fra loro due elettrodi a
idrogeno, uno alle condizioni standard,
mentre l’altro è immerso in una soluzione
di HCl.
La pila eroga 0,0435 V. Si calcoli la concentrazione
acido cloridrico.
In condizioni standard E=E° e il potenziale
standard dell’H è 0, per cui il ΔE= 0,0435
\footnotesize \!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\! \begin{matrix} 2H^{+}+2e^{-}\rightleftharpoons H_{2}\,\textbf{E=0}\\ \\ 2H^{+}+2e^{-}\rightleftharpoons H_{2}\,\textbf{E=4,35}\cdot 10^{-2} \end{matrix}
Scriviamo la seconda nell’ordine dell’
ossidazione e applichiamo Nerst:
\footnotesize \!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\begin{matrix} 2H^{+}\!+\!{\color{Red} 2e^{-}}\!\rightleftharpoons \!H_{2}\,\textbf{E=0}\\ \\ H_{2}\rightleftharpoons 2H^{+}+{\color{Red} 2e^{-}}\,\textbf{E=4,35}\!\cdot \!10^{-2}\\ \\ 4,35\!\cdot \!{\color{Red} 10^{-2}}\!=\!\frac{5,916\!\cdot \!{\color{Red} 10^{-2}}}{2}log(\frac{[H^{+}]^{^{\circ}2}}{[H^{+}]^{2}}) \end{matrix}
Lo ione idronio proveniente dall’acido
cloridrico sarà:
\scriptsize \!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\! \begin{matrix} (4,35)(\frac{{\color{Red} 2}}{5,916})={\color{Red} 2}[log([H^{+}]^{^{\circ}})-log([H^{+}])]\\ \end{matrix}
\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\! \begin{matrix} log([H^{+}]^{^{\circ}})=log(1)=0\\ \\ -\frac{4,35}{5,916}=log(X) \end{matrix}
X risulta:
\large \begin{matrix} 10^{-\frac{4,35}{5,916}}={\color{Red} 10}^{{\color{Red} log}(X)}\\ \\ C_{HCl}=[H^{+}]=\\ =0,184\,M \end{matrix}
ELETTRODO STANDARD A IDROGENO –
CALCOLO DELLA COSTANTE DI ACIDITÀ
Uno SHE è confrontando con un altro elettrodo
a H immerso in un acido incognito monoprotico
“HX”. Si calcoli la Ka sapendo che la pila eroga
0,120 V ed il titolo di tale acido è 0,410M.
Lo svolgimento è lo stesso:
\large \begin{matrix} 10^{-\frac{12,0}{5,916}}=[H^{+}]=\\ =9,37\cdot 10^{-3}\,M \end{matrix}
Il risultato va inserito nell’equilibrio:
\large \begin{matrix} Ka=\frac{[H^{+}][A^{-}]}{[HA]-[H^{+}]}=\\ \\ =\frac{[H^{+}]^{2}}{[HA]-[H^{+}]}\\ \\ Ka=\frac{(9,37\cdot 10^{-3})^{2}}{0,41-9,37\cdot 10^{-3}} \end{matrix}
La costante di dissociazione acida vale 2,1 • 10-4.
Complimenti per le nuove modifiche. Sito interessantissimo.
Grazie infinite